Digitale Dokumente lassen sich heute nicht nur verschlüsseln, sondern auch signieren. Dabei geht es vor allem darum, nachprüfbar zu machen, von wem ein Dokument stammt und ob es nachträglich verändert wurde.

Hier kommen digitale Signaturen ins Spiel. Sie verbinden Hashing mit asymmetrischer Kryptografie und nutzen Public Key und Private Key, um Authentizität und Integrität technisch zu prüfen.

Davon zu unterscheiden ist die elektronische Signatur. Sie beschreibt die digitale Form des Unterschreibens und kann unterschiedlich stark abgesichert sein – von der einfachen elektronischen Signatur bis zur qualifizierten elektronischen Signatur.

In diesem Beitrag geht es darum, wie digitale Signaturen technisch funktionieren und worin sich EES, FES und QES unterscheiden.

Digitale Signaturen – was bedeutet Signatur überhaupt?

Eine Signatur ist zunächst allgemein eine Bestätigung, die einer Person oder einem Absender zugeordnet werden kann.

Bei einem Papierdokument übernimmt diese Aufgabe normalerweise die handschriftliche Unterschrift.

Sie soll beispielsweise zeigen:

• von wem ein Dokument stammt
• wer eine Erklärung abgegeben oder bestätigt hat
• wer für diese Erklärung einsteht

In der digitalen Welt benötigt man dafür technische Verfahren.

Hier kommt die digitale Signatur ins Spiel.

Was macht eine digitale Signatur?

Eine digitale Signatur ist ein kryptografisches Verfahren.

Sie hilft insbesondere dabei, zwei Dinge zu überprüfen:

Authentizität

Stammt das Dokument beziehungsweise die Nachricht tatsächlich vom erwarteten Absender?

Integrität

Wurde das Dokument nach der Signierung verändert?

Das ist ein anderer Zweck als bei der Verschlüsselung:

Verschlüsselung soll verhindern, dass Unbefugte Daten lesen. Eine digitale Signatur soll überprüfbar machen, von wem Daten stammen und ob sie verändert wurden.

Wie funktioniert eine digitale Signatur?

Dafür kommen zwei bereits bekannte Techniken zusammen:

Hashing und asymmetrische Kryptografie.

Zunächst wird aus dem Dokument ein Hashwert erzeugt:

Dokument → Hashfunktion → Hashwert

Dieser Hashwert ist vereinfacht der digitale Fingerabdruck des Dokuments.

Anschließend wird der Hashwert mithilfe des Private Keys und eines digitalen Signaturverfahrens signiert. Dadurch entsteht die digitale Signatur.

Vereinfacht:

Dokument → Hashwert → Private Key → digitale Signatur

Der Empfänger erhält:

Dokument + digitale Signatur

Zur Überprüfung verwendet er den Public Key des Absenders und berechnet gleichzeitig selbst den Hashwert des empfangenen Dokuments.

Ist die Prüfung erfolgreich, lässt sich feststellen:

• Die Signatur wurde mit dem zum Public Key gehörenden Private Key erzeugt.
• Das Dokument wurde seit der Signierung nicht verändert.

Damit der Empfänger auch sicher weiß, wem der Public Key gehört, kommt wieder die zuvor erklärte PKI mit digitalen Zertifikaten ins Spiel.

Damit hängen die Themen direkt zusammen:

Hashing
→ erzeugt den digitalen Fingerabdruck

Public Key + Private Key
→ ermöglichen die Signatur

PKI/Zertifikat
→ ordnet den Public Key einer Identität zu

Digitale Signatur
→ ermöglicht die Prüfung von Herkunft und Integrität

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Digitale Signatur und elektronische Signatur

Die Begriffe gehören zusammen, bedeuten aber nicht dasselbe.

Eine digitale Signatur ist die technische, kryptografische Methode. Dabei wird beispielsweise ein Hashwert des Dokuments gebildet und mit einem privaten Schlüssel signiert.

Eine elektronische Signatur bezeichnet dagegen die digitale Form des Unterschreibens eines Dokuments.

Dafür gibt es verschiedene Möglichkeiten.

Je nach Sicherheitsniveau unterscheidet man:

Einfache elektronische Signatur – EES

Die einfachste Form.

Beispiele sind:

• ein eingetippter Name
• eine eingescannte Unterschrift
• ein Bild einer Unterschrift
• eine Unterschrift auf einem Tablet

Diese Varianten sind einfach umzusetzen, bieten aber nur eine geringe technische Absicherung.

Fortgeschrittene elektronische Signatur – FES

Die FES ist technisch stärker abgesichert. Sie muss eindeutig einer Person zugeordnet werden können und so mit den signierten Daten verbunden sein, dass nachträgliche Änderungen erkannt werden können.

In der Praxis wird eine FES meist mithilfe digitaler Signaturen, kryptografischer Schlüssel und Zertifikate umgesetzt.

Eine FES kann für viele elektronische Vereinbarungen und Verträge eingesetzt werden. Eine gesetzlich vorgeschriebene Schriftform ersetzt sie in Deutschland jedoch grundsätzlich nicht.

Elektronischen Signaturen darf nach der europäischen eIDAS-Verordnung die rechtliche Wirkung oder die Verwendbarkeit als Beweismittel nicht allein deshalb abgesprochen werden, weil sie elektronisch sind oder nicht die Anforderungen einer QES erfüllen. EUR-Lex

Qualifizierte elektronische Signatur – QES

Die QES erfüllt alle Anforderungen einer FES und zusätzlich besonders strenge gesetzliche Anforderungen.

Dafür werden unter anderem:

• ein qualifiziertes Zertifikat
• eine besonders abgesicherte Signaturerstellung

verwendet.

Die QES besitzt in der EU die gleiche Rechtswirkung wie eine handschriftliche Unterschrift. EUR-Lex

Soll in Deutschland eine gesetzlich vorgeschriebene Schriftform durch die elektronische Form ersetzt werden, verlangt § 126a BGB grundsätzlich eine qualifizierte elektronische Signatur. Gesetze im Internet

Der Unterschied lässt sich kurz zusammenfassen:

FES = technisch stärker abgesichert und eindeutig einer Person zuordenbar.
QES = erfüllt zusätzliche gesetzliche Anforderungen und ist einer handschriftlichen Unterschrift rechtlich gleichgestellt.

Und der grundsätzliche Unterschied lautet:

Die elektronische Signatur ist das digitale Unterschreiben. Die digitale Signatur ist die kryptografische Technik, mit der eine elektronische Unterschrift technisch abgesichert werden kann.

Fazit

Digitale und elektronische Signaturen hängen eng zusammen, erfüllen aber unterschiedliche Aufgaben.

Die digitale Signatur ist die technische, kryptografische Methode. Sie nutzt Hashing sowie Public Key und Private Key, um zu prüfen, ob Daten verändert wurden und ob eine Signatur zum verwendeten Schlüssel gehört.

Die elektronische Signatur ist dagegen die digitale Form des Unterschreibens. Je nach Sicherheitsniveau unterscheidet man:

EES – einfach und schnell umzusetzen, aber technisch nur gering abgesichert.

FES – stärker abgesichert, eindeutig einer Person zuordenbar und mit erkennbaren Änderungen am Dokument.

QES – zusätzlich mit besonders strengen gesetzlichen Anforderungen und einer handschriftlichen Unterschrift rechtlich gleichgestellt.

Kurz gesagt: Die elektronische Signatur ist das digitale Unterschreiben. Die digitale Signatur ist die kryptografische Technik, mit der eine elektronische Unterschrift technisch abgesichert werden kann.